DE1673475B2

DE1673475B2 - Einrichtung zur umwandlung eines elektrischen eingangssignals in ein entsprechendes druckmittelsignal

Info

Publication number: DE1673475B2
Application number: DE19671673475
Authority: DE
Inventors: Sheldon Gilbert Marshalltown Ia. Lloyd (V.St.A.)
Original assignee: Fisher Governor Co., Marshalltown, Ia. (V.StA.)
Priority date: 1966-10-20
Filing date: 1967-06-22
Publication date: 1972-11-30
Also published as: US3456669A; DE1673475A1; GB1185709A; SE322989B; FR1514669A

Description

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 35 in »Bauelemente der Regelungstechnik« (Frede, kennzeichnet, daß die Rückführmittel (20, 30, 40, 1961) Anwendungsbeispiele ivx pneumatische Ver-47; 60, 66, 70) eine Membran (30) enthalten, die stärker und elektropneumatische Wandler bekannt, die Veränderungen der Höhe des Druckes in der Rs werden sogenannte Prallplatten verwendet, deren Kammer (25) abtastet, ein Ventil (40), das auf Ersatz durch piezoelektrische Elemente möglich ist, diese Veränderung anspricht, die Größe einer 40 aber zu nichtlinearen Einrichtungen führen würde. Einlaßöffnung (45) für Speisedruck verändert und Das Fehlen einer Rückführung von Signalen und die an einer Auslaßöffnung (46) einen Steuerdruck er- Nichtlinearität machen die Verwendung solcher Verzeugt, und Mittel (40, 47; 60, 66, 70), die auf den stärker und Wandler für Steuerungszwecke unrnög-Steuerdruck ansprechen und die Höhe der äuße- Hch.

ren Kraft auf die Platte (20; 50) variieren. 45 Der piezoelektrische Effekt, die Umwandlung einer

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- elastischen Deformation in eine elektrische Spannung, kennzeichnet, daß die Platte (20) benachbart zu und die Umkehrung dieses Effektes, die Umwandlung der Einlaßöffnung (27) angeordnet ist und daß die einer elektrischer. Spannung in eine elastische Deauf den Steuerdruck ansprechenden Mittel (40, formation, sind bekannt. Ein Vorteil eines piezo-47) den Druck an der Einlaßöffnung (27) vari- so elektrischen Elementes besteht darin, daß es ein konieren. tinuierliches mechanisches Signal in Abhängigkeit

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- von einem nicht kontinuierlichen, elektrischen Signal kennzeichnet, daß die auf den Steuerdruck an- liefern kann, und zwar auf Grund seiner kapazitiven sprechenden Mittel (60, 66, 70) ein dehnbares Eingangsimpedanz. Damit ist es grundsätzlich mög-Element (66) enthalten, Öffnungen (62, 63) und 55 lieh, mit Hilfe eines piezoelektrischen Elementes Druckverstärker (60), die eine Seite dieses EIe- einen elektromechanischen Wandler aufzubauen, der mentes (66) mit dem Steuerdruck beaufschlagen, eine Speichereinrichtung darstellt, also ein Signal und eine mit dem dehnbaren Element verbundene auch noch dann abgibt, wenn ein Eingangssignal wic-Schubstange (70), die die Platte (50) mit dem der verschwunden ist.

Rückkopplungsdruck beaufschlagt. 60 Piezoelektrische Elemente haben jederh gleich-

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- zeitig zwei unerwünschte Eigenschaften, die umgankennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (86) einen gen werden müssen, wenn die vorteilhaften Eigenverengten Durchlaß aufweist und daß die Platte schäften ausgenutzt werden sollen.

(80) außerhalb der Kammer (85), benachbart zu Eine nachteilige Eigenschaft besteht darin, daß

dem Auslaß (83) angeordnet ist und den Flüssig- 65 piezoelektrische Elemente, die eine genügend aus-

keitsstrom von der Auslaßöffnung (83) her steuert. nutzbare Auslenkung (ζ. B. Biegung) liefern, nur sehr

geringe Kr?fte abgeben können. Eine andere nachteilige Eigenschaft besteht in der Federcharakteristik

des piezoelektrischen Materials. Diese Federcharakteristik ist völlig nichtlinear und zeigt einen Hystereseeffekt, so daß grundsätzlich eine genaue Signalumwandlung nicht möglich ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Einrichtung zur Umwandlung eines elektrischen Eingangssignals in ein Druckmittelsignal zu schaffen, bei der ein piezoelektrisches Element mit seinen Vorteilen verwendet ist, die Nachteile jedoch gleichzeitig vermieden sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kammer mit einer Auslaßöffnung und einer mit einer Druckmittelquelle verbundenen Einlaßöffnung, durch wenigstens eine piezoelektrische Platte, die gegenüber der Einlaßöffnung und/oder der Auslaßöffnung angeordnet und an deren Beläge das elektrische Eingangssignal angelegt ist, derart, daß die piezoelektrische Platte in Abhängigkeit von dem elektrischen Eingangssignal die EinlaßöTnung bzw. die Auslaßöffnung entsprechend unterschiedlich verschließt und so den Druck in der Kammer ändert, durch Rückführmittel, die die piezoelektrische Platte entgegen der piezoelektrischen Ablenkkraft mit einer äußeren Kraft beaufschlagen, die von der Höhe des Druckes in der Kammer abhängt, und durch Abtastmittel, die mit der Kammer verbunden sind und das umgewandelte Druckmittelsignal bilden.

Der Nachteil piezoelektrischer Elemente, daß sie nur geringe Kräfte liefern können, wird also durch herkömmliche Druckmitteltechniken zur Erzeugung hoher Signalverstärkung ausgeglichen. Der Nachteil der Nichtlinearität und des Hystereseeffektes wird durch eine nicru bekannte Technik vermieden, indem nämlich eine Kraftrückführung über die Druckbeaufschlagung im Bereich der Einlaß- oder Auslaßöffnungen auf das piezoelektrische Element erfolgt. Auf diese Weise werden die Nachteile vermieden und die Vorteile eines piezoelektrischen Elementes ausgenutzt.

Durch diese Erfindung ist somit ein elektrischfluidischer Wandler geschaffen, der ohne weiteres zur Steuerung der Flüssigkeitsd»uckpegel in Abhängigkeit von einem diskontinuierlichen Eingangssignal, das z. B. am Ausgang eines Computers erscheint, verwendet werden kann.

Um einen elektromechanischen Wandler zu bilden, der eine Ablenkung in jede Richtung ermöglicht, kanu eine Mehrzahl piezoelektrischer Kristallplatten in Schichten angeordnet werden. Wenn solch ein laminierter Kristallplattenaufbau nahe einer Fluidumsleitungsöffnung verwendet wird, ist ein elektrisch gesteuertes Ventil gebildet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zum Abtasten des Druckpegels innerhalb der Kammer und zum Erzeugen eines Druckmittelausgangssignals vorgesehen.

Die für den Rückkopplungseffekt notwendige Übertragung einer Rückführungskraft auf die piezoelektrische Platte zur Kompensation der schlechten Federciiaraktenstik dieser Platte kann in mechanischer Weise dadurch erreicht werden, daß die auf den Steuerdruck ansprechenden Mittel ein dehnbares Element enthalten, öffnungen und Druckverstärker, die eine Seite dieses Elementes mit dem Steuerdruck beaufschlagen, und ?ine mit dem dehnbaren Element verbundene Schubstange, die die Platte mit dem Rückkopplungsdruck beaufschlagt.

Der erfindungsgemäße neuartige Rückführungsefiekt ist in vorteilhafter Weise auch ohne Zwischenschaltung von Fluidumsverstärkern oder Membranen und Schubstangen dadurch erzielbar, daß die Einlaßöffnung einen verengten Durchlaß aufweist und daß die Platte außerhalb der Kammer, benachbart zu dem Auslaß, angeordnet ist und den Fluidumsstrom von der Auslaßöffnung her steuert.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Ausgangsdruckpegel in Abhängigkeit von Eingangs-

Signalschwankungen mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu steuern. Die Erfindung ermöglicht eine Speisung mit diskontinuierlichen, verschlüsselten Impulseingangssignalen von einem Computer od. dgl. Der Energieumwandler der vorliegenden Erfindung

kann dazu dienen, eine »Speicherung« zu bewirken, so daß der Auseangsdruckpegel für eine Zeitdauer aiii einem angemessenen Wert zwischen verschiedenen elektrischen Eingang^ignalen gehalten wird. In dieser Weise ist der neuartige Energieumwandler ge-

maß der vorliegenden Erfindung in der Lage, Informationen aufzunehmen und zu speichern, die in dem Eingangssignal enthalten sind, so daß z. B. ein Steuer-Signalgenerator mit anderen Elektro-Druck-Energiewandfern im Simultanzeit-multiplex-Betrieb gefahren werden kann.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen nachfolgend in Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näht; erläutert werden. Es stellt dar

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines Energieumwandlers, der die Erfindung veranschaulicht und der die Umwandlung eines elektrischen Eingangssignals in ein Druckmittelsignal ermöglicht, F i g. 2 einen schematischen Querschnitt einer zweiten Ausf'.irungsform der Erfindung,

F i g. 3 einen schematischen Querschnitt einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 4 eine graphische Darstellung, die aufzeigt, wie diskontinuierliche Einlaßspannungsimpulse zur Steuerung des Auslaßdruckpegels benutzt werden können, der durch die erfindungsgemäßen Energieumwandler gebildet wird, und

F i g. 5 eine graphische Darstellung, die zeigt, wie die erfindungsgemäßen Energieumwandler zur Schaf-

fung eines Ausgangsdruckpegels verwandt werden können, der proportional dem Integral einer Folge von Stiumeingangsimpulsen ist.

Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung ,vandelt ein an Klemmen 13 und 14 angelegtes elektrisches Signal

in einen entsprechenden Fluidumsdruck um, der an einem Ausgang 15 eines Verstärkers 16 für Fluidumsdruck erscheint. Wird ein elektrisches Signal an die Klemmen 13 und 14 angelegt, so erscheint eine Spannung über Platten 17 und 18 piezoelektrischer Kri-

stalle in einer Plattenanordnung 20. Die Flächen der Platten 17 und 18 sind mit einem leitenden Film beschichtet, der die Elektroden der Plattenanordnung

20 bildet. Die Klemme 13 ist direkt mit einem Belag

21 verbunden, der die Platten 17 und 18 trennt, während die Klemme 14 über einen Widerstand 19 mit den 3elägen auf den äußeren Flächen der beiden Platten 17 und 18 verbunden ist. Die Plattenanordnung 20 selbst ist an eines der Gehäuseteile 23 oder 24 festgeklemmt, die eine innere Kammer 25 bilden. Es sind entsprechende Vorsichtsmaßnahmen getroffen, um die Platten 17 und 18 von dem Gehäuse zu isolieren. Die Kammer 25 ist mit einer Einlaßöffnung 27 für Druck und einer Auslaßöffnung 28 zur Ab-

leitung verschen. Die Auslaßöffnung 28 hat die Form halb der Kammer 25 zu einer wesentlich größeren

eines Durchlasses durch das Gehäuseteil 23. Der Änderung \1\ des Druckes an der Einlaßöffnung 27.

Druck innerhalb der Kammer 25 steht über eine OfT- Da somit die piezoelektrische Ablenkkraft die Plat-

nung26 im Boden des Gehäuseteils 24 mit der oberen tenanordnung 20 nach unten drückt, wird diese elck-

Fläche einer Membran 30 in Verbindung. Die Mem- 5 trisch hervorgerufene Kraft durch eine Verringe-

bran 30 ist mit ihrem Rand zwischen Gehäuscteilen rung F in der nach unten gerichteten Kraft ausge-

32 und 33 eingespannt. An die Unterseite der Mem- glichen, die durch die Druckdifferenz hervorgerufen

bran 30 greift ein federbelastetes Kolbenclement 34 wird, die zwischen der Einlaßöffnung 27 und der

an, das durch eine Wendelfeder 35 nach oben ge- Kammer 25 herrscht. Diese Verringerung kann sta-

drückt wird. An das Kolbenelement 34 ist ein Kugel- io tisch folgendermaßen ausgedrückt werden:

ventil 4 mittels eines Ventilstiftes 41 angebracht. Das __ , . _ _ip \.

Kugelventil 40 kann sich auf einen Sitz auflegen, um at — (Δr, Λ f₂)Λ
den Durchfluß von Speisedruck in das Gehäuseteil 33

lüftet. AF = -A(G+I)AP₂

Ein Druckanstieg innerhalb der Kammer 25 bewirkt, daß die Membran 30 und damit das Kugel- Infolgedessen bewirkt eine geringe Änderung A P₂ ventil 40 nach unten gegen die aufwärts gerichtete des Druckes innerhalb der Kammer 25 einen beKraft der Wendelfeder 35 gedruckt werden. Das Ku- 20 trächtlichen Abfall A F des von außen anliegenden, gelventil 40 legt sich nach seiner Bewegung nach nach unten gegen die Plattenanordnung 20 gerichunten auf einen Sitz an der oberen Kante einer Ein- teten Druckes. Wird die Verstärkung G ausreichend laßöffnung 45 für den Speisedruck. Dabei bewegt groß gemacht, so bewirkt das Anlegen einer Spansich das Kugelventil 40 von einer Auslaßöffnung 45/1 nung an die Plattenanordnung 20 eine sehr geringe weg. Auf diese Weise wird der Fluidumsfluß durch 25 Änderung des Druckes P₂ in der Kammer 25, und die öffnungen 45 und 45/1 in Abhängigkeit von die Plattenanordnung 20 erfährt eine vernachlässigeinem Druckanstieg innerhalb der Kammer 25 gc- bare Auslenkung, obwohl der Druckpegel P₁ eine ändert und somit der Fluidumsdruck an einer Aus- beträchtliche Änderung erfährt. Die Rückführungslaßöffnung 46 verringert. einrichtung gemäß F i g. 1 gleicht somit die elektrisch

Der Druck innerhalb der Kammer 25 ist allein 30 hervorgerufene Kraft in der piezoelektrischen Platdurch den Eingangsdruckpegel an der Einlaßöffnung tenanordnung 20 gegen eine von außen angelegte 27 und den relativen Abmessungen des durch die Rückführungskraft aus, die im wesentlichen genau Auslaßöffnung 28 gebildeten Durchlasses und dem AP₁ entspricht. Die Folge davon ist, daß Ungenauig-Strömungsbereich zwischen der Plattenanordnung 20 keiten, die sich andernfalls wegen der schlechten Fc- und dem Auslaßende der eine Düse bildenden Ein- 35 dereigenschaften der Plattenanordnung 20 ergeben laßöffnung 27 bestimmt. Biegt sich die Plattenanord- würden, kompensiert und im wesentlichen aufgewonung 20 von der Einlaßöffnung 27 durch Anlegen gen werden durch die viel größere, elektrisch hervoreiner entsprechenden polarisierten Spannung an die gerufene Kraft und die Gegenwirkung der von außen Platten 17 und 18 von der Einlaßöffnung 27 weg, so angelegten Rückführungskraft,
wird sich der Druck in der Kammer 25 vergrößern. 40 Von besonderer Bedeutung ist, daß weder die Der Druckanstieg beaufschlagt die Oberseite der Größe der negativen Verstärkung — G noch die anMembran 30 und bewegt den mittleren Teil der Mem- fängliche Lage der Plattenanordnung 20 kritisch sind, bran nach unten, wodurch der Kolben 34 und das Solange eine ausreichende Verstärkung verwendet Kugelventil 40 nach unten gedrückt werden, so daß wird, nimmt die Plattenanordnung 20 selbsttätig die dadurch die Einlaßöffnung 45 verengt und der an 45 passende Lage in bezug zu der von der Einlaßöffnung der Auslaßöffnung 46 erscheinende Steuerdruck vei- 27 dargestellten Düse ein, und danach wird sie nur ringen wird. Der Druckabfall kann in günstiger in vernachlässigbarem Maße abgelenkt.
Weise durch Fluidumsdruckverstärker 47 verstärkt Die Rückführungskraft, die die piezoelektrische werden. Der an der Auslaßöffnung 46 oder dem Ver- Platte beaufschlagt, kann in mechanischer Weise stärker 47 vorhandene Druck gelangt an die Einlaß- 5o durch die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform öffnung 27. Auf diese Weise bildet der sich ändernde der Erfindung zugeführt werden. Bei dieser Ausfüh-Düsendruck an der Einlaßöffnung 27 eine Rückfüh- rungsform ist eine piezoelektrische Platte 50 hebelrung über die Plattenanordnung 20, das Kugelventil artig in einer Kammer 52 befestigt, die durch das 40 und den zugehörigen Mechanismus und irgend- Innere eines Gehäuses 55 gebildet ist. Die Kammer einen zusätzlichen Verstärker 47. Der Druckpegel 55 52 ist über eine Einlaßöffnung 57 unter Druck gean der Einlaßöffnung 27 möge mit P₁ und der Druck- setzt, die mit einer passenden Speisedruckquelle verpegel innerhalb der Kammer 25 mit P₂ bezeichnet bunden ist. Durch das Gehäuse 55 verläuft eine Entwerden. Die Plattenanordnung 20 wird durch eine lüftungsöffnung 58, die die Kammer 52 mit der Umnach unten gerichtete Kraft F beaufschlagt, die gleich gebung verbindet. Durch das Gehäuse 55 führt außerdem Produkt des effektiven Düsenquerschnitts A der 60 dem eine Auslaßöffnung 59, die direkt mit dem EinEinlaßöffnung und dem Druckunterschied (P₁ — P₂) gang eines Fluidumsdruckverstärkers 60 verbunden ist. d. h.: ist. Die Auslaßöffnung 59 leitet den Druck innerhalb F-(P _ ρ W der Kammer 52 an den Eingang des Fluidumsdruck- ^ ¹ - Verstärkers 60. Entweder der an einem Ausgang 62

Wesen der negativen Druckverstärkung — G, die 65 des Fluidumsdruckverstärkers 60 liegende verstärkte durch den von dem Kolben 34 und dem Verstärker Druck oder der Ausgangsdruck der Auslaßöffnung 59 47 betätigten Kugelventilmechanismus bewirkt wird, wird direkt einem Fluidumsdruckverstärker 64 zugeführt eine kleine Änderung AP₂ des Druckes inner- führt und beaufschlagt über eine öffnung 63 die

Unterseite einer Membran 66, deren Rand zwischen o^en gerichtete Druck, der von der Druckdifferenz dem Gehäuse 55 und einem Gehäuseteil 67 einge- zwischen der Kammer 85 und dem Außendruck herspannt oder in anderer Weise daran befestigt ist, das vorgerufen wird, die nach oben gerichtete Kraft gceine Kammer 68 unterhalb der Membran 66 bildet. gen die Platte 80 und wirkt somit der elektrisch her-Wir-l die Membran 66 nach oben gedrückt, so schiebt 5 vorgerufenen Kraft entgegen. Wit die Ausführungssie einen Kolben 69 und eine Schubstange 70 nach formen gemäü den Fig. L und 2 der Zeichnung weist oben. Die Schubstange 70 verläuft durch eine zweite somit auch die Anordnung gemäß F i g. 3 eine Rückkleincrc Membran 72, die einen Teil der Wandung führung auf, um die Platte mit einer äußeren Kraft der Kammer 52 bildet. zu beaufschlagen, die von der Größe des Druckes

Wie im vorherigen Fall ruft ein an Klemmen 75 io innerhalb der Kammer 85 abhängt, und diese von

und 76 angelegtes, elektrisches Eingangssignal eine außen beaufschlagende Kraft wirkt gegen die clek-

in der Platte 50 erzeugte, innere, elektrisch induzierle trisch erzeugte Kraft.

Ablenkkraft hervor. Biegt sich die Platte 50 von der Die Größe der elektrisch hervorgerufenen Kraft Einlaßöffnung 57 weg, so erhöht sich der Druck in bei jeder der Ausführungsformen gemäß den F i g. 1 der Kammer 52. Der Druckanstieg wird durch einen 15 bis 3 ist direkt proportional der über den Platten der oder mehrere Fluidumsdruckverstärker 60 verstärkt piezoelektrischen Plattenanordnung angelegten Span- und gegen die Unterseite der Membran 66 geführt nung. Die Plattenanordnung jeder dieser Ausfüh- oder direkt zu der Membran zurückgeführt, wodurch rungsformen besteht aus wenigstens einem Paar von die Schubstange 70 gegen die Platte 50 gedrückt und piezoelektrischen Schichten und verhält sich elcksomit der ursprünglichen Auslenkung entgegen- 20 trisch im Ruhezustand wie eine einfache Kapazität, gewirkt wird. Wie bereits in Verbindung mit der Diese effektive Kapazität ist durch einen gestrichelt Fig. 1 besprochen, verhindert die von außen ange- dargestellten Kondensator 100 in Fig. 1 verdeutlegte, gegen die Platte 50 gerichtete Rückführungs- licht. Wird die Platte durch eine unterbrochene, gekraft eine merkliche Auslenkung der Platte, wenn schaltete Spannungsquelle gespeist, so bewirkt die diese mit einem elektrischen Speisesignal beaufschlagt 25 über dem piezoelektrischen kristallinen Material gewird. Wie bei der vorherigen Ausführungsform wer- speicherte Ladung, daß die Platte in ihrer Lage gcden die unerwünschten Wirkungen der unvollkoni- halten wird, auch wenn die angelegte Spannung durch menen Federeigenschaften der Platte 50 entsprechend öffnen des Schalters verschwindet. Somit können, wie verringert. in F i g. 4 dargestellt, Spannungsimpulse von einer

Wie aus der in F i g. 3 dargestellten Ausführungs- 30 Wechselspannungsquelle dazu verwendet werden, um form zu entnehmen ist, kann der erfindungsgemäße den durch die Erfindung angegebenen Wandler in neuartige Rückführungseffekt auch ohne Verwendung solcher Weise zu betätigen, daß der Wandler eine zwischengeschalteter Fluidumsdruckverstärker erzielt wirksame Speicherwirkung hat. Das heißt, daß. nachwerden. Die Anordnung gemäß F i g. 3 stellt im we- dem einmal ein Druckpegel hergestellt ist, dieser sentlichen den Mechanismus eines Entlüftungsventils 35 Druckpegel aufrechterhalten wird, selbst wenn die dar, bei dem eine piezoelektrische Platte 80 gegen- Speisespannung verschwindet. Der in F i g. 4 dargeüber einer Auslaßöffnung 83 angeordnet ist, die mit stellte Verlauf des elektrischen Impulses erze ,gt soeiner Kammer 85 mit gesteuertem Druck in Verbin- mit einen Verlauf eines Ausgangsdruckes, der durch dung steht. Die Kammer 85 wird über eine verengte eine gestrichelte Linie angegeben ist. Der tatsächliche Einlaßöffnung 86 unter Druck gesetzt. Der Druck- 40 Verlauf der Spannung über den Platten ist natürlich pegel innerhalb der Kammer 85 wird durch einen zu jeder Zeit dem Druckpegel proportional.
Ausgangsfluidumsverstärker 90 abgenommen, der an Da sich die Platte wie eine elektrische Kapazität eine Abtastöffnung 91 angeschlossen ist. Normaler- verhält, kann der Wandler ebenfalls durch Stromweise drückt der Druck in der Kammer 85, der grö- impulse betrieben werden, derart, daß der Verlauf des ßer als der Umgebungsdruck ist, die Platte 80 nach 45 Ausgangsdruckes proportional dem Integral des Veroben. Wird ein elektrisches Eingangssignal an Ein- laufs des angelegten Stromes ist, wie das in F i g. 5 gangsklemmen 92 und 93 angelegt, die mit der Platte dargestellt ist. Ganz gleich, welche Ströme in den 80 verbunden sind, so biegt sich das Ventil je nach Wandler fließen, immer wird die über den Platten der Polarität der angelegten Spannung zu der Aus- gespeicherte Ladung stufenweise erhöht, was zu einem laßöffnung 83 hin oder davon weg. Drückt die elek- 50 Anstieg des Ausgangsdruckes führt. Negativ gerichtrisch erzeugte Deformation der Kristalle innerhalb tete Stromimpulse verringern die gespeicherte Ladung der Platte 80 das Ende der Platte 80 in Richtung auf und senken somit entsprechend den Ausgangsdruckdie Auslaßöffnung 83, so steigt der Druck innerhalb pegel ab. Diese beiden Wirkungen sind in Fig. 5 der Kammer 85 an. Infolgedessen vergrößert der nach veranschaulicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Patentansprüche: Umwandlung eines elektrischen Eingangssignals in ein entsprechendes Druckmittelsignal.

1. Einrichtung zur Umwandlung eines elektri- Die Möglichkeit, Flüssigkeitsdriicke durch elekschen Eingangssignals in ein entsprechendes 5 irische Signale fehlerfrei zu steuern, ist für eine große Druckmittelsignal, gekennzeichnet durch Anzahl von Systemen wünschenswert. Die typischsten eine Kammer (25; 52; 85) mit einer Auslaßöff- darunter sind Steuersysteme für RafÜLsrieanlagen, nung (28; 59; 83) und einer mit einer Druck- Rohrleitungseinrichtungen und chemische Betriebe mittelquelle verbundenen Einlaßöffnung (27; 57; und hydraulische Steuersysteme für eine Vielzahl von 86), durch wenigstens eine piezoelektrische Platte io Anwendungsmöglichkeiten. Um diesen Bedarf zu be-(17,18, 20; 50; 80), die gegenüber der Einlaßöff- friedigen, wurden VentUeinrichtungen konstruiert, die nung (27; 57) und/oder der Auslaßöffnung (28; elektrisch betätigte Magnetspulen, Motoren u. dgl. 83) angeordnet und an deren Beläge (21, 22) das verwenden. Während diese Einrichtungen oft höchst elektrische Eingangssignal angelegt ist, derart, daß günstig hinsichtlich ihres vorgesehenen Zweckes sind, die piezoelektrische Platte in Abhängigkeit von 15 haben ihr Raumbedarf, ihre Kosten und ihre Komplidem elektrischen Eingangssignal die Einlaßöffnung ziertheit zusammen mit ihrem Unveimögen, eine bzw. die ^Auslaßöffnung entsprechend unterschied- höchst fehlerfreie Flüssigkeitsdrucksteuerung zu erlich verschließt und so den Druck in der Kammer reichen, den Umfang der Anwendung einer elektriändert, durch Rückführmittel (20, 30, 40, 47; 60, sehen Steuerung von Flüssigkeitsdruck eingeschränkt. 66, 70), die die piezoelektrische Platte (17, 18, 20 Die Entwicklung der elektronischen Steuertechniken 20; 50; 80) entgegen der piezoelektrischen Ab- hat jedoch neuerdings den Bedarf für einfache, fehlerlenkkraft mit einer äußeren Kraft beaufschlagen, frei arbeitende, elektrisch-fluidische Wandler erhöht, die von der Höhe des Druckes (P 2) in der Kam- Durch das Buch »Kleines Handbuch technischer mer (25; 57; 85) abhängt, und durch Abtastmittel Vorgänge« (Of pelt, 1956) sind elektrisch-mecha-(30, 40, 16. 15), die mit der Kammer verbunden as nische Einrichtungen bekannt, die jedoch nicht zur sind und das umgewandelte Druckmittelsignal Umwandlung elektrischer Signale in Druckmittelbilden, signale dienen können. Da bei diesen Einrichtungen

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- das Ausgangssignal verschwindet, wenn das Eingangskennzeichnet, daß die Platte (20) wenigstens signal verschwindet, wird kein Speichereffekt erzielt, einen piezoelektrischen Kristall enthält sowie 30 Da außerdem keine Maßnahmen getroffen sind, um Kontaktflächen und daß üb^r die Beläge (21, 22) nichtlineare Effekte zu kompensieren, und keine der Kristall in Abhängigkeit von dem elektrischen Rückführung von Signalen vorgesehen ist. ist keine Eingangssignal einem elektrischen Feld aussetz- Steuerwirkung erreichbar.

bar ist. Daneben sind in der obigen Literaturstelle und